1 矿石特性
云南省磷矿主要为胶磷矿,据统计,胶磷矿平均含量62.68%,此外还有少量的细晶磷灰石及次生的银星石、磷铝石等。胶磷矿在磷矿石中以颗粒和胶结物两种形式存在,其中以颗粒和胶结物存在的比例分别占53.31%和9.37%,而且在胶磷矿中都不同程度地混入了脉石矿物。磷矿石资源中P2O5含量在20%以下的占了一半以上,主要是硅钙型磷块岩,普遍赋存于矿体深部。伴生的脉石矿物主要有白云石、方解石、玉髓、石英、粘土矿物,还有少量的海绿石、黄铁矿及炭质物等,有害杂质的含量特点一般是镁高,铁铝较低。
2 浮选柱
浮选柱是一种新型高效浮选设备,它是具有柱型槽体的无机械搅拌充气式浮选设备。浮选柱原型是在2O世纪6O年代,由加拿大人皮埃尔·鲍廷和唐·怀勒等人研制发明,并申请了专利,但直到80年代初还未获得广泛应用,主要原因是浮选柱原型存在着一系列理论上的问题。80年代后,许多矿业发达国家,如加拿大、美国、澳大利亚等在浮选柱的基础理论、结构形式、发泡方式及自动控制等研究方面取得长足进展,从而使浮选柱得到广泛应用。在选矿厂中的应用范围不仅限于精选作业,而且扩展到粗选或扫选作业,国外已出现了全浮选柱选矿厂。浮选柱所处理的矿种包括铜、铅、锌、钼、镍、锰、铁、白钨、煤、萤石、石墨、滑石、重晶石、磷灰石等。
加拿大工艺技术公司(简称CPT)是主要的浮选柱制造企业,它的浮选柱在国际市场占有率居世界第一。到目前为止,该公司已销售的浮选柱总量超过300台,其产品分布在加拿大、美国、智利、巴西、墨西哥、澳大利亚、南非、赞比亚等27个国家,所处理的矿物种类包括铜、铅、锌、钼、铁、煤及磷酸盐等。
3 浮选柱试验及应用
我国从60年代中期开始推广应用浮选柱,尽管当时浮选柱技术并不成熟,但人们过于片面看中它节省投资的优点,所以至70年代初期,全国的浮选柱用户已达20多家。长期以来,浮选柱失败的原因主要在于气泡发生器的结构堵塞、运行不稳定、操作不便以及缺乏经验等。80年代以后这些浮选柱多数被拆除,代之以新型机械浮选机,而继续使用的厂家所剩无几。
国内浮选柱研究单位首推中国矿业大学,但它们的技术主要应用在煤的浮选方面,共计有100多家应用了浮选柱,其中代表性的装置有上海大屯能源股份有限公司选煤厂的6台浮选柱,规格为03000×5700,浮选效果良好,水在系统内循环,每吨精煤补充新鲜水约100 kg。
武汉工程大学率先在国内用充填介质浮选柱对胶磷矿进行了浮选试验,浮选柱规格为050×1500和050×1800,泡沫高度为500,采用正一反浮选工艺,入矿品位为19.70%P2O5,正浮选所得磷矿品位为27.27%P2O5,磷收率达83.35%;反浮选所得磷矿品位为30.10%P2O5,磷收率达95.14%,相当于浮选机的一粗二精操作单元。
国外对浮选柱应用于磷矿浮选做了不少的研究,如美国在实验室内用Φ146×1830的浮选柱对佛罗里达磷矿进行了试验,结果表明,在入选磷矿为P2O5 17.1%,酸不溶物78.5%,料浆质量分数66%的条件下,采用一次正浮选后,得到精矿为P205 28.0%,磷收率为84.1%。
印度的中央邦有着丰富的低品位硅质磷酸盐资源,为了利用该资源,采用了常规浮选试验来提高品位,结果显示,P2O5含量从12.76%提高到30.23%需要采用4段精选,P2O5回收率为83%,而精矿中SiO2含量无法降至10%以下。在此基础上,用美国戴斯特(Deister)机械公司提供的浮选柱Φ76 mm进行了对比试验,收集带高仅1.5m,泡沫带高1.3m,用油酸钠作捕收剂,硅酸钠作抑制剂,用碳酸钠和盐酸调节pH,试验中药剂用量与常规浮选法相同,得到了以下结论:
a.要得到大于90%的I)2O5回收率,短捕收带就足够了;
b.空气流速极大地影响到精矿品位;
C.较深的泡沫带利于排出夹杂的颗粒,从而提高精矿品位;
d.冲洗水流速对精矿品位没有太大的影响,冲洗水流速应保持在最小值,以提高矿浆在浮柱中的停留时间;
e.变量对P2O5含量的影响次序为:空气流速>泡沫高度>冲洗水流速;
f.浮选柱可省去4段精选,可得到含SiO2仅为10%/的精矿。
此外,加拿大CPT浮选柱已在我国得到了应用,德兴铜矿用Φ2400×10000的浮选柱对二段精选进行了工业试验,处理能力1万t/a,与浮选机对比,铜精矿品位提高4.62%,并且在金川公司也得到应用。应用结果表明,浮选柱的浮选效果优于浮选机。所以德兴铜矿和金川公司拟在近期内增加新的浮选柱生产装置。
江阴环境工程设备厂为加拿大CPT在中国的总代理,除了气泡发生器等主要零件由加拿大CPT公司制造外,主体浮选柱已可在国内生产制造,为浮选柱的应用创造了条件。
4 结语
云南省磷矿资源的工业性生产富集技术普遍采用擦洗脱泥技术,该技术提高的磷矿品位一般≤3%,且要求磷矿为风化矿,该类磷矿目前在云南省为数不多,所以必须采用其它方法对中、低品位磷矿进行富集利用,以满足磷复肥产业对磷矿的需求。
在矿物工业中,柱式浮选作为一种技术可靠、经济可行的工艺方法产出高品位的产品而获得广泛承认。CPT公司打破了浮选柱只限于精选作业的做法,通过众多的工业安装实例证明了浮选柱完全能够作为粗、扫选设备使用,并已成功应用于正浮选和反浮选作业。
根据云南省胶质型磷矿资源的特点和国内外中、低品位磷矿富集利用技术状况,目前可以考虑采用浮选柱对云南中、低品位磷矿进行选矿试验,以确定其可行性。

